Общие сведения о стандарте NB-Fi

Cтандарт NB-Fi предназначен для построения беспроводных сетей обмена данными между множеством конечных устройств (модемов) с одной стороны и единым вычислительным программно-аппаратным комплексом (сервером) с другой стороны, посредством использования множества базовых станций. Объединение всех конечных устройств (модемов) в единое серверное пространство позволяет эффективно организовать обмен данными с различными «облачными» сервисами уровня приложения.

Беспроводные сети, построенные с применением стандарта NB-Fi, являются сетями класса LPWAN (Low-power Wide-area Network – энергоэффективная сеть дальнего радиуса действия), которые характеризуются высокой энергоэффективностью передачи данных и высокой емкостью сети, что позволяет использовать стандарт NB-Fi для построения телеметрических систем с большим количеством абонентов. Высокая энергоэффективность дает возможность применять в работе нелицензируемые диапазоны частот, в которых установлены ограничения на излучаемую передатчиками мощность. В основе стандарта лежит использование сверхузкополосных (Ultra Narrow Band, UNB) фазоманипулированных сигналов, которые в сочетании с помехоустойчивым кодированием позволяют достигать очень высоких значений чувствительности приема (не хуже минус 148 дБм), при этом суммарная полоса частот для одновременной передачи большого количества каналов является сравнительно узкой.

Сеть NB-Fi, по аналогии с мобильными сетями, использует топологию «звезда». В подобной архитектуре узловые элементы – базовые станции – должны осуществлять прием и передачу многих каналов одновременно. Для передачи множества каналов необходимо увеличение выходной мощности передатчика базовой станции. Работа в нелицензируемых диапазонах частот накладывает ограничение на выходную мощность передатчика, в том числе и для базовой станции. Поэтому для всех LPWAN‑сетей концептуальной является проблема ограничения пропускной способности нисходящего канала связи.

Для приема восходящих пакетов (UPLINK-пакетов) данных со стороны базовой станции применяется принцип SDR-систем (Software-Defined Radio – программно-определяемая радиосистема), где входной радиосигнал оцифровывается во всей полосе приема и в дальнейшем подвергается программной обработке. Это позволяет выполнять демодуляцию и декодирование входных пакетов данных одновременно по всем каналам во всей полосе частот. В данной системе не существует сетки каналов, пакет данных принимается базовой станцией вне зависимости от частоты, на которой выполнена отправка. Это является ключевым свойством стандарта, позволяющим использовать недорогие генераторы частоты для формирования радиосигнала. Ввиду применения простых видов модуляции UPLINK-пакеты могут быть сформированы при помощи практически любого серийного интегрального радиотрансивера. Прием UPLINK-пакетов возможен только базовой станцией. В связи с этим для реализации передачи пакетов данных в обратном, нисходящем (DOWNLINK) направлении, применяются виды модуляции и скорости передачи, поддерживаемые конкретным радиотрансивером, который используется в конечных устройствах.

Cтандарт  NB-Fi подходит для телеметрических систем, в которых преобладает передача данных в восходящем направлении (от устройств к серверу). Обратный канал предназначен для передачи служебной информации сети (подтверждение доставки пакетов, регулирование скорости связи) и для отправки данных для конфигурирования и смены режимов работы устройств.

Основные технические характеристики UPLINK-пакета

Наименование параметра

Значение (характеристика) параметра

Минимальная ширина полосы рабочих частот приема базовой станции

51,2 кГц

Скорость передачи данных

50, 400, 3200, 25600 бит/с

Длина пакета

288 бит

Модуляция

ОФМн-2

Предельная чувствительность приема для скорости передачи данных, бит/с:

- 50

- 400

- 3200

- 25600

Минус 150 дБм

Минус 141 дБм

Минус 132 дБм

Минус 123 дБм

Метод разделения каналов

Частотный

Количество одновременно принимаемых каналов при скорости 50 бит/с и ширине полосы частот 51,2кГц

1024

Количество одновременно принимаемых каналов при скорости 400 бит/с и ширине полосы частот 51,2кГц

128

Количество одновременно принимаемых каналов при скорости 3200 бит/с и ширине полосы частот 51,2кГц

16

Количество одновременно принимаемых каналов при скорости 25600 бит/с и ширине полосы частот 51,2кГц

1

    Диапазон перестройки выходной мощности передатчика, дБ не менее

24

Шаг перестройки выходной мощности передатчика, дБ не более

3

Минимальная пропускная способность приема UPLINK-пакетов одной базовой станцией

20 МБт/сут

Основные технические характеристики DOWNLINK-пакета

Наименование параметра

Значение (характеристика) параметра

Минимальная ширина полосы рабочих частот передачи базовой станции

102,4 кГц

Скорость передачи данных

50, 400, 3200, 25600 бит/с

Длина пакета

288 бит

Модуляция

ОФМн-2

Предельная чувствительность приема для скорости передачи данных, бит/с:

- 50

- 400

- 3200

- 25600

Минус 148 дБм

Минус 139 дБм

Минус 130 дБм

Минус 121 дБм

Метод разделения каналов

Частотный

Диапазон перестройки выходной мощности передатчика, дБ не менее

24

Шаг перестройки выходной мощности передатчика, дБ не более

3

Минимальная пропускная способность передачи DOWNLINK-пакетов одной базовой станцией

20 МБт/сут (при условии работы 100 % устройств на скорости DOWNLINK 25600 бит/с)



ID статьи: 5
Последнее обновление: 01 Sep, 2021
Ревизия: 4
Техническая документация -> Описание NB-Fi -> Общие сведения о стандарте NB-Fi
https://kb.waviot.ru/entry/5/